阻尼裝置、阻尼系統(tǒng)、裝備有阻尼系統(tǒng)的船以及抑制方法
【專(zhuān)利摘要】一種阻尼裝置，其包括：?纜繩(C)，其連接于質(zhì)量體(M)；?絞盤(pán)(W)，其用于絞入和放出所述纜繩；?測(cè)量系統(tǒng)，其用于測(cè)量相對(duì)于所述絞盤(pán)的纜繩運(yùn)動(dòng)并測(cè)量所述纜繩中的纜繩張力；?控制系統(tǒng)，其用于通過(guò)依賴(lài)于所測(cè)量的纜繩運(yùn)動(dòng)和所測(cè)量的纜繩張力驅(qū)動(dòng)絞盤(pán)而抑制纜繩運(yùn)動(dòng)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
阻尼裝置、阻尼系統(tǒng)、裝備有阻尼系統(tǒng)的船以及抑制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種阻尼裝置，特別地涉及一種用于海上應(yīng)用的阻尼裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在海上應(yīng)用中，通常已知風(fēng)、波浪以及氣流可能由于它們對(duì)船和/或其它裝備的移動(dòng)和/或穩(wěn)定性的消極影響而阻礙海上作業(yè)的進(jìn)行。
[0003]—個(gè)明顯的例子是負(fù)載從船上的起重機(jī)懸吊的情形。風(fēng)、波浪和/或氣流可能對(duì)船施加力，而力通常引起船的移動(dòng)，如果未采取適當(dāng)?shù)拇胧﹦t產(chǎn)生擺動(dòng)負(fù)載。當(dāng)例如負(fù)載需要相對(duì)于船或其它物體準(zhǔn)確定位的時(shí)候，負(fù)載的過(guò)度的擺動(dòng)可能引起顯著的挑戰(zhàn)或者甚至使其不可能完成，特別是因?yàn)樨?fù)載可能相對(duì)較重，當(dāng)由于擺動(dòng)負(fù)載造成在船或其上的裝備與負(fù)載之間發(fā)生不期望的碰撞的時(shí)候，這還會(huì)增加對(duì)負(fù)載、船和/或其它裝備的嚴(yán)重?fù)p壞的風(fēng)險(xiǎn)。
[0004]因此，海上作業(yè)只能在特定的(天氣)組合條件下才能進(jìn)行，經(jīng)常發(fā)生的情況是在海上作業(yè)能夠進(jìn)行之前人們不得不等待合適的條件的組合。因此所期望的是減少風(fēng)、波浪以及氣流對(duì)船和/或其它裝備的移動(dòng)和/或穩(wěn)定性的消極影響。
[0005]可能的解決方案是抑制由風(fēng)、水和/或氣流引起的運(yùn)動(dòng)，從而即使在惡劣的條件下運(yùn)動(dòng)仍然保持在預(yù)定量之下以允許進(jìn)行海上作業(yè)。因此，通過(guò)抑制運(yùn)動(dòng)，允許進(jìn)行海上作業(yè)的天氣組合條件的范圍得以擴(kuò)大。
[0006]一個(gè)示例是在公開(kāi)為W02013/015684A1的國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)中公開(kāi)了構(gòu)造和布置為抑制船或質(zhì)量體的移動(dòng)的阻尼裝置，其中阻尼裝置包括:
[0007]-支撐結(jié)構(gòu)，其構(gòu)造為定位于船上并構(gòu)造為支撐質(zhì)量體，該支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)造為允許質(zhì)量體相對(duì)于所述船體沿著軌道在所述軌道的相對(duì)的端部之間來(lái)回移動(dòng)，
[0008]-能量耗散裝置，
[0009]-連接機(jī)構(gòu)，其構(gòu)造為使船的船體上的支撐點(diǎn)與可移動(dòng)的質(zhì)量體連接。
[0010]盡管該現(xiàn)有技術(shù)解決方案可能在某些情況下具有優(yōu)勢(shì)，但是阻尼不總是令人滿(mǎn)意。因此本發(fā)明的目的為提供一種改進(jìn)的阻尼裝置。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0011]為了實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，提供根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻尼裝置。根據(jù)本發(fā)明的阻尼裝置的特征在于，滑輪用于從絞盤(pán)至質(zhì)量體引導(dǎo)纜繩，并且特征在于測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)造為通過(guò)測(cè)量由纜繩張力引起的滑輪上的負(fù)載大小來(lái)測(cè)量纜繩中的纜繩張力。
[0012]在絞盤(pán)與質(zhì)量體之間使用滑輪的優(yōu)勢(shì)在于滑輪僅僅與繞著滑輪的至少一部分的纜繩相互作用，從而施加于滑輪的負(fù)載直接引起纜繩中的纜繩張力，在現(xiàn)有技術(shù)裝置中纜繩張力在經(jīng)受許多干擾力的絞盤(pán)上測(cè)量，導(dǎo)致纜繩張力的測(cè)量不精確。因此，在滑輪處測(cè)量纜繩張力使得更精確地確定纜繩張力。
[0013]另一個(gè)優(yōu)勢(shì)可以為絞盤(pán)相對(duì)于質(zhì)量體的位置不再重要，由于滑輪的位置確定纜繩如何延伸至質(zhì)量體。這允許將絞盤(pán)放置于更方便的位置。
[0014]在實(shí)施方案中，控制系統(tǒng)構(gòu)造為通過(guò)基于所測(cè)量的纜繩張力驅(qū)動(dòng)絞盤(pán)而施加所期望的纜繩張力。這通常通過(guò)控制系統(tǒng)將所測(cè)量的纜繩張力與所期望的纜繩張力進(jìn)行比較并依賴(lài)于所測(cè)量的纜繩張力與所期望的纜繩張力之間的差異將驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供至絞盤(pán)而進(jìn)行。依賴(lài)于所測(cè)量的纜繩張力與所期望的纜繩張力之間的差異的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的確定可以通過(guò)合適的控制器而進(jìn)行，該控制器可以為包括控制系統(tǒng)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常知曉的P、PI或PID控制器的任何形式。還可以設(shè)想其它控制器類(lèi)型。
[0015]在實(shí)施方案中，控制系統(tǒng)包括阻尼模式，在阻尼模式中，所期望的纜繩張力依賴(lài)于所測(cè)量的纜繩運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選地，在阻尼模式中，所期望的纜繩張力在所測(cè)量的纜繩運(yùn)動(dòng)表示由絞盤(pán)放出纜繩的情況下比所測(cè)量的纜繩運(yùn)動(dòng)表示由絞盤(pán)絞入纜繩的情況下更高。
[0016]在實(shí)施方案中，所期望的纜繩張力獨(dú)立于纜繩速度，但是只依賴(lài)于纜繩運(yùn)動(dòng)速度的方向。所期望的纜繩張力依賴(lài)于纜繩速度的實(shí)施方案也落入本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
[0017]在實(shí)施方案中，纜繩運(yùn)動(dòng)通過(guò)測(cè)量相對(duì)于絞盤(pán)的纜繩速度而得到測(cè)量。還可以應(yīng)用測(cè)量纜繩運(yùn)動(dòng)的其它測(cè)量原理。簡(jiǎn)單的實(shí)施方案可以例如由與纜繩摩擦接觸的可樞轉(zhuǎn)的構(gòu)件形成，該構(gòu)件僅通過(guò)其由纜繩施加于構(gòu)件的摩擦力所引起的定向而指示纜繩運(yùn)動(dòng)的方向。
[0018]纜繩運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)與纜繩相互作用的傳感器而直接地測(cè)量，但是還可以間接地測(cè)量纜繩運(yùn)動(dòng)。間接測(cè)量的實(shí)施方案可以通過(guò)測(cè)量滑輪的運(yùn)動(dòng)而形成。其實(shí)施例為通過(guò)測(cè)量滑輪的旋轉(zhuǎn)速度或位置而測(cè)量滑輪的運(yùn)動(dòng)，其旋轉(zhuǎn)速度可以作為信號(hào)代表上述提到的纜繩速度而使用。
[0019]為了測(cè)量纜繩運(yùn)動(dòng)，可以使用合適的傳感器，該傳感器為測(cè)量系統(tǒng)的一部分。傳感器可以為編碼器類(lèi)型傳感器，但是可以應(yīng)用能夠測(cè)量纜繩運(yùn)動(dòng)的任何其它類(lèi)型的傳感器。
[0020]在實(shí)施方案中，所述控制系統(tǒng)還包括非阻尼模式，在非阻尼模式中，所期望的纜繩張力獨(dú)立于所測(cè)量的纜繩運(yùn)動(dòng)，且其中所述控制系統(tǒng)能夠操作為在阻尼模式與非阻尼模式之間進(jìn)行切換。阻尼模式與非阻尼模式之間的切換可能需要例如使用者或操作者的輸入，但是也可以替代性地或額外地基于預(yù)定的條件而自動(dòng)地進(jìn)行。
[0021]非阻尼模式可以例如在阻尼裝置啟動(dòng)的過(guò)程中使用以將張力引入至纜繩。一旦施加初始纜繩張力，阻尼裝置可以切換至阻尼模式。
[0022]在實(shí)施方案中，控制系統(tǒng)可以構(gòu)造為當(dāng)在阻尼模式中所測(cè)量的纜繩張力下降至預(yù)定最小值之下的時(shí)候從阻尼模式至非阻尼模式自動(dòng)地切換。
[0023]本發(fā)明還涉及一種阻尼系統(tǒng)，其包括第一阻尼系統(tǒng)，第一阻尼系統(tǒng)體現(xiàn)為根據(jù)本發(fā)明的阻尼系統(tǒng)。
[0024]在實(shí)施方案中，阻尼系統(tǒng)還包括第二阻尼系統(tǒng)，第二阻尼系統(tǒng)體現(xiàn)為根據(jù)本發(fā)明的阻尼系統(tǒng)。
[0025]在實(shí)施方案中，阻尼系統(tǒng)的第一阻尼裝置和第二阻尼裝置為這樣的阻尼裝置，其各自的控制系統(tǒng)構(gòu)造為通過(guò)基于各自的所測(cè)量的纜繩張力驅(qū)動(dòng)各自的絞盤(pán)而將所期望的纜繩張力施加于各自的纜繩，其中阻尼系統(tǒng)進(jìn)一步包括搖擺控制系統(tǒng)，該搖擺控制系統(tǒng)構(gòu)造為基于第一阻尼裝置的纜繩的所測(cè)量的纜繩運(yùn)動(dòng)與第二阻尼裝置的纜繩的所測(cè)量的纜繩運(yùn)動(dòng)之間的差異而適配第一阻尼裝置的纜繩中和第二阻尼裝置的纜繩中的所期望的纜繩張力，從而將第一阻尼裝置的纜繩中所測(cè)量的纜繩運(yùn)動(dòng)與第二阻尼裝置的纜繩中所測(cè)量的纜繩運(yùn)動(dòng)之間的所述差異最小化。
[0026]搖擺控制系統(tǒng)可以由此構(gòu)造為進(jìn)行如下步驟:
[0027]a)接收第一阻尼裝置的纜繩的所測(cè)量的纜繩運(yùn)動(dòng)；
[0028]b)接收第二阻尼裝置的纜繩的所測(cè)量的纜繩運(yùn)動(dòng)；
[0029]c)確定所接收的所測(cè)量的纜繩運(yùn)動(dòng)之間的差異；以及
[0030]d)輸出用于第一阻尼裝置和第二阻尼裝置中的每一個(gè)的張力補(bǔ)償值，
[0031]于是，第一阻尼裝置和第二阻尼裝置的各自的控制系統(tǒng)構(gòu)造為接收各自的張力補(bǔ)償值并根據(jù)張力補(bǔ)償值來(lái)適配所期望的纜繩張力。
[0032]在實(shí)施方案中，搖擺控制系統(tǒng)僅僅輸出增加至第一阻尼裝置和第二阻尼裝置中的一個(gè)的所期望的纜繩張力并從第一阻尼裝置和第二阻尼裝置中的另一個(gè)的所期望的纜繩張力中減去的張力補(bǔ)償值，從而抵消所測(cè)量的纜繩運(yùn)動(dòng)中的差異。
[0033]可選擇地，搖擺控制系統(tǒng)可以輸出用于第一阻尼裝置和第二阻尼裝置的單獨(dú)的張力補(bǔ)償值。
[0034]在實(shí)施方案中，搖擺控制系統(tǒng)構(gòu)造為不僅使第一阻尼裝置中和第二阻尼裝置中的所測(cè)量的纜繩運(yùn)動(dòng)之間的差異最小化，還將質(zhì)量體放置在繞著豎直軸線的預(yù)定的角度定向中。搖擺控制系統(tǒng)可以從所測(cè)量的纜繩運(yùn)動(dòng)推導(dǎo)質(zhì)量體繞著豎直軸線的角度定向，但是可選擇地或另外地，角度定向可以單獨(dú)地測(cè)量，例如通過(guò)測(cè)量絞盤(pán)的角度定向或通過(guò)在質(zhì)量體上直接地測(cè)量。
[0035]本發(fā)明還涉及一種船，其包括根據(jù)本發(fā)明的阻尼系統(tǒng)。
[0036]船可以進(jìn)一步包括質(zhì)量體，例如卷軸，其中所述質(zhì)量體和阻尼系統(tǒng)構(gòu)造為通過(guò)阻尼系統(tǒng)的一個(gè)或更多的纜繩而互相連接。
[0037]在實(shí)施方案中，質(zhì)量體與第一阻尼裝置的纜繩和第二阻尼裝置的纜繩構(gòu)造為至少在水平方向上間隔開(kāi)的不同的位置處連接至質(zhì)量體。
[0038]在實(shí)施方案中，船進(jìn)一步包括具有待連接至質(zhì)量體的起重纜繩的起重機(jī)從而搬運(yùn)質(zhì)量體。
[0039]本發(fā)明還涉及一種抑制可移動(dòng)的質(zhì)量體的運(yùn)動(dòng)的方法，所述方法包括如下步驟:
[0040]a)將第一纜繩連接至所述質(zhì)量體，從而所述第一纜繩由第一滑輪從第一絞盤(pán)引導(dǎo)至質(zhì)量體；
[0041 ] b)測(cè)量第一纜繩相對(duì)于所述第一絞盤(pán)的纜繩運(yùn)動(dòng)；
[0042]c)通過(guò)測(cè)量由纜繩張力引起的第一滑輪上的負(fù)載大小來(lái)測(cè)量第一纜繩中的纜繩張力；以及
[0043]d)通過(guò)依賴(lài)于所測(cè)量的第一纜繩的纜繩運(yùn)動(dòng)和所測(cè)量的第一纜繩中的纜繩張力驅(qū)動(dòng)第一絞盤(pán)來(lái)抑制第一纜繩的運(yùn)動(dòng)。
[0044]在實(shí)施方案中，抑制第一纜繩的運(yùn)動(dòng)包括通過(guò)基于所測(cè)量的第一纜繩中的纜繩張力驅(qū)動(dòng)第一絞盤(pán)而在第一纜繩中施加所期望的纜繩張力，其中優(yōu)選地期望的纜繩張力依賴(lài)于所測(cè)量的第一纜繩的纜繩運(yùn)動(dòng)，且其中優(yōu)選地所期望的纜繩張力在由第一絞盤(pán)放出第一纜繩的情況下比在由第一絞盤(pán)絞入第一纜繩的情況下更高。
[0045]在實(shí)施方案中，所述方法進(jìn)一步包括如下步驟:
[0046]e)將第二纜繩連接至所述質(zhì)量體，使得第二纜繩由第二滑輪從第二絞盤(pán)引導(dǎo)至質(zhì)量體，從而第一纜繩和第二纜繩在不同的位置處連接至質(zhì)量體，所述不同的位置至少在水平方向上間隔開(kāi)；
[0047]f)測(cè)量第二纜繩相對(duì)于所述第二絞盤(pán)的纜繩運(yùn)動(dòng)；
[0048]g)通過(guò)測(cè)量由纜繩張力引起的第二滑輪上的負(fù)載大小來(lái)測(cè)量第二纜繩中的纜繩張力；以及
[0049]h)通過(guò)依賴(lài)于所測(cè)量的第二纜繩的纜繩運(yùn)動(dòng)和所測(cè)量的第二纜繩中的纜繩張力驅(qū)動(dòng)第二絞盤(pán)來(lái)抑制第二纜繩的運(yùn)動(dòng)。
[0050]在實(shí)施方案中，抑制第二纜繩的運(yùn)動(dòng)包括通過(guò)基于所測(cè)量的第二纜繩中的纜繩張力驅(qū)動(dòng)第二絞盤(pán)而在第二纜繩中施加所期望的纜繩張力，其中優(yōu)選地期望的纜繩張力依賴(lài)于所測(cè)量的第二纜繩的纜繩運(yùn)動(dòng)，且其中優(yōu)選地所期望的纜繩張力在由第二絞盤(pán)放出第二纜繩的情況下比在由第二絞盤(pán)絞入第二纜繩的情況下更高。
[0051 ]在實(shí)施方案中，所述方法還包括如下步驟:
[0052]i)將所測(cè)量的第一纜繩的纜繩運(yùn)動(dòng)與所測(cè)量的第二纜繩的纜繩運(yùn)動(dòng)比較；
[0053]j)確定所測(cè)量的第一纜繩的纜繩運(yùn)動(dòng)與所測(cè)量的第二纜繩的纜繩運(yùn)動(dòng)之間的差升；
[0054]k)基于確定的差異來(lái)適配第一纜繩中的期望的纜繩張力和第二纜繩中的期望的纜繩張力，從而使所述差異最小化。
【附圖說(shuō)明】
[0055]本發(fā)明現(xiàn)在將參考附圖以非限制性的方式進(jìn)行描述，在附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件，其中:
[0056]圖1描繪根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的船；
[0057]圖2示意性地描繪設(shè)置于圖1中的船上的阻尼系統(tǒng)；
[0058]圖3更詳細(xì)地描繪圖2的阻尼系統(tǒng)中使用的控制系統(tǒng)；
[0059]圖4描繪本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案的船的俯視圖；
[0060]圖5示意性地描繪設(shè)置于圖4中的船上的阻尼系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0061 ]圖1示意性地描繪根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的船VE。船VE包括船體HU和布置在船體上的起重機(jī)CR ο起重機(jī)CR包括起重纜繩HC，在示出的構(gòu)造中起重纜繩HC支持質(zhì)量體M。由適當(dāng)?shù)慕g盤(pán)(未示出)絞入或放出起重纜繩使得通過(guò)起重機(jī)分別提升或降低質(zhì)量體M(如箭頭Al所指示)。由于起重機(jī)的操作通常為已知的且其與描述本發(fā)明不相關(guān)，因此對(duì)起重機(jī)CR將不進(jìn)行更詳細(xì)地描述。
[0062]船VE的移動(dòng)(例如如箭頭A2所指示，其可能由風(fēng)、波浪和/或氣流引起)可能導(dǎo)致質(zhì)量體M相對(duì)于起重機(jī)CR和船體HU擺動(dòng)(如箭頭A3指示)。為了抑制質(zhì)量體M相對(duì)于船的運(yùn)動(dòng)，包括阻尼裝置DD的阻尼系統(tǒng)設(shè)置于船上。阻尼裝置DD部分地示出于圖1中、示意性地示出于圖2中，圖3更詳細(xì)地描述阻尼裝置DD的一部分。
[0063]阻尼裝置DD包括連接至質(zhì)量體M的纜繩C。纜繩C纏繞在絞盤(pán)卷筒WD上，該絞盤(pán)卷筒WD可以通過(guò)連接至其上的馬達(dá)MO而旋轉(zhuǎn)。絞盤(pán)卷筒WD和馬達(dá)MO的組合將被稱(chēng)作絞盤(pán)W。絞盤(pán)卷筒通過(guò)馬達(dá)MO的旋轉(zhuǎn)允許絞入或放出纜繩C(如箭頭A4所指示)。
[0064]纜繩C由滑輪SH引導(dǎo)，該滑輪SH可以繞著滑輪旋轉(zhuǎn)軸RA旋轉(zhuǎn)，在該實(shí)施方案中滑輪旋轉(zhuǎn)軸RA由銷(xiāo)釘P和相應(yīng)的軸承(未示出)限定?；哠H與纜繩C相互作用從而纜繩C的運(yùn)動(dòng)將引起滑輪SH的旋轉(zhuǎn)，纜繩C的張力將導(dǎo)致施加于滑輪SH且由此施加于滑輪SH的銷(xiāo)釘P和軸承的負(fù)載。
[0065]根據(jù)圖1和圖2的實(shí)施方案的阻尼裝置DD包括用于測(cè)量纜繩C相對(duì)于絞盤(pán)的纜繩運(yùn)動(dòng)以及用于測(cè)量纜繩C中的纜繩張力的測(cè)量系統(tǒng)。在圖2中，測(cè)量系統(tǒng)包括測(cè)量施加于銷(xiāo)釘P的負(fù)載的傳感器SI，從而測(cè)量由纜繩張力引起的滑輪SG上的負(fù)載的大小以允許確定纜繩C中的纜繩張力。
[0066]可選擇地或者另外地，測(cè)量系統(tǒng)可以例如包括通過(guò)在纜繩上或者在將纜繩連接于質(zhì)量體的部分上使用應(yīng)變儀而更直接地測(cè)量纜繩張力的傳感器。
[0067]測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)一步包括傳感器S2，該傳感器S2例如通過(guò)測(cè)量滑輪SH的旋轉(zhuǎn)速度(例如使用增量編碼器類(lèi)型的傳感器)而測(cè)量由纜繩C的運(yùn)動(dòng)引起的滑輪SH的運(yùn)動(dòng)。
[0068]所測(cè)量的纜繩運(yùn)動(dòng)和所測(cè)量的纜繩張力輸入至控制系統(tǒng)CS，該控制系統(tǒng)CS構(gòu)造為根據(jù)所測(cè)量的纜繩運(yùn)動(dòng)和所測(cè)量的纜繩張力驅(qū)動(dòng)絞盤(pán)W，從而抑制纜繩運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)絞盤(pán)通過(guò)將驅(qū)動(dòng)信號(hào)DS提供至馬達(dá)MO而進(jìn)行。馬達(dá)MO可以例如為電動(dòng)馬達(dá)，但是還可以為液壓馬達(dá)。
[0069]圖3更具體地描繪圖2的控制系統(tǒng)CS的實(shí)施方案。輸入至控制系統(tǒng)的是代表纜繩C的纜繩運(yùn)動(dòng)的信號(hào)CM以及代表纜繩C中的纜繩張力的信號(hào)CT。信號(hào)CM通過(guò)張力轉(zhuǎn)換器MTC的動(dòng)作而轉(zhuǎn)換為所期望的纜繩張力DCT。所期望的纜繩張力DCT與實(shí)際測(cè)量的纜繩張力CT相比較，兩者之間的區(qū)別被提供給控制器CO，控制器CO基于所期望的纜繩張力和所測(cè)量的纜繩張力將驅(qū)動(dòng)信號(hào)DS輸出至絞盤(pán)的馬達(dá)MO從而在纜繩C中施加所期望的纜繩張力。
[0070]在實(shí)施方案中輸入至控制系統(tǒng)的信號(hào)可以由處理單元首先進(jìn)行處理。其一個(gè)例子顯示為處理單元DB，用于處理纜繩張力信號(hào)CT的該處理單元DB以虛線示出。相似的處理單元可以設(shè)置用于纜繩運(yùn)動(dòng)信號(hào)CM。處理單元可以在其它過(guò)濾器之中和/或?qū)⑿盘?hào)轉(zhuǎn)換為適于由控制系統(tǒng)進(jìn)一步處理的信號(hào)。
[0071]張力轉(zhuǎn)換器MTC的動(dòng)作可以配置成輸出依賴(lài)于所測(cè)量的纜繩運(yùn)動(dòng)的所期望的纜繩張力DCT。當(dāng)質(zhì)量體朝著阻尼裝置移動(dòng)的時(shí)候，所期望的纜繩張力可以比在質(zhì)量體遠(yuǎn)離阻尼裝置移動(dòng)的情況下更低。換言之，所期望的纜繩張力在纜繩放出的情況下比在纜繩絞入的情況下更高。最小的纜繩張力優(yōu)選總是所期望的，由于這防止纜繩松弛。
[0072]控制系統(tǒng)的上述構(gòu)造可以稱(chēng)作阻尼模式。然而，控制系統(tǒng)還可以包括非阻尼模式。在該非阻尼模式中，所期望的纜繩張力為恒定的且由此獨(dú)立于纜繩運(yùn)動(dòng)。非阻尼模式可以在張力轉(zhuǎn)換器(其在阻尼模式中進(jìn)行如上所述的操作)的動(dòng)作中實(shí)施，但是在非阻尼模式中設(shè)定為獨(dú)立于輸入至張力轉(zhuǎn)換器MTC的動(dòng)作而輸出恒定的所期望的張力。
[0073]圖4顯示根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案的船的一部分的俯視圖。所顯示的為質(zhì)量體M，其從如圖1中的起重纜繩HC懸掛。由于船運(yùn)動(dòng)(例如船的搖晃)，質(zhì)量體可以開(kāi)始來(lái)回?cái)[動(dòng)(如箭頭A3所指示)。然而，質(zhì)量體M還可能開(kāi)始繞著平行于起重纜繩的豎直軸線旋轉(zhuǎn)(如箭頭A5所指示)。例如由于船的搖擺。為了抑制質(zhì)量體M的運(yùn)動(dòng)，阻尼系統(tǒng)設(shè)置為包括第一阻尼裝置FDD和第二阻尼裝置SDD。
[0074]第一阻尼裝置和第二阻尼裝置都是與圖1至圖3中所示出的阻尼裝置相似的阻尼裝置。因此，第一阻尼裝置包括第一纜繩FC，該第一纜繩FC連接至第一絞盤(pán)FW且通過(guò)第一滑輪FS從第一絞盤(pán)引導(dǎo)至質(zhì)量體。第二阻尼裝置則包括第二纜繩SC，該第二纜繩SC連接至第二絞盤(pán)SW且通過(guò)第二滑輪SS從第二絞盤(pán)引導(dǎo)至質(zhì)量體。
[0075]第一阻尼裝置進(jìn)一步包括第一測(cè)量系統(tǒng)FMS和第一控制系統(tǒng)FCS，該第一測(cè)量系統(tǒng)FMS用于測(cè)量第一纜繩FC相對(duì)于第一絞盤(pán)FW的纜繩運(yùn)動(dòng)并用于測(cè)量第一纜繩中的纜繩張力，該第一控制系統(tǒng)FCS用于通過(guò)依賴(lài)于所測(cè)量的第一纜繩的纜繩運(yùn)動(dòng)和所測(cè)量的第一纜繩中的纜繩張力驅(qū)動(dòng)第一絞盤(pán)而抑制第一纜繩FC的纜繩運(yùn)動(dòng)。
[0076]第二阻尼裝置進(jìn)一步包括第二測(cè)量系統(tǒng)SMS和第二控制系統(tǒng)SCS，該第二測(cè)量系統(tǒng)SMS用于測(cè)量第二纜繩SC相對(duì)于第二絞盤(pán)SW的纜繩運(yùn)動(dòng)并用于測(cè)量第二纜繩中的纜繩張力，該第二控制系統(tǒng)SCS用于通過(guò)依賴(lài)于所測(cè)量的第二纜繩的纜繩運(yùn)動(dòng)和所測(cè)量的第二纜繩中的纜繩張力驅(qū)動(dòng)第二絞盤(pán)而抑制第二纜繩SC的纜繩運(yùn)動(dòng)。
[0077]如圖5中所示，第一控制系統(tǒng)FCS和第二控制系統(tǒng)SCS通過(guò)搖擺控制系統(tǒng)而相互連接，但是為了清楚起見(jiàn)在圖4中省略。
[0078]圖5更詳細(xì)地描繪圖4的阻尼系統(tǒng)。阻尼系統(tǒng)的第一阻尼裝置包括具有第一絞盤(pán)卷筒FWD的第一絞盤(pán)，第一絞盤(pán)卷筒FWD由第一馬達(dá)FMO所驅(qū)動(dòng)。還顯示了從第一絞盤(pán)至質(zhì)量體引導(dǎo)第一纜繩FC的第一滑輪FS。相似地，阻尼系統(tǒng)的第二阻尼裝置包括具有第二絞盤(pán)卷筒SWD的第二絞盤(pán)，第二絞盤(pán)卷筒SWD由第二馬達(dá)SMO所驅(qū)動(dòng)。還顯示了從第二絞盤(pán)至質(zhì)量體引導(dǎo)第二纜繩SC的第二滑輪SS。
[0079]第一阻尼裝置roD進(jìn)一步包括第一測(cè)量系統(tǒng)FMS，該第一測(cè)量系統(tǒng)FMS包括第一張力傳感器FSl，其用于測(cè)量施加于第一滑輪FS的負(fù)載的大小以確定第一纜繩FC中的纜繩張力，該第一測(cè)量系統(tǒng)FMS還包括用于測(cè)量第一纜繩FC的運(yùn)動(dòng)的第一運(yùn)動(dòng)傳感器FS2。
[0080]第二阻尼裝置進(jìn)一步包括第二測(cè)量系統(tǒng)SMS，該第二測(cè)量系統(tǒng)SMS包括第二張力傳感器SS1，其用于測(cè)量施加于第二滑輪SS的負(fù)載的大小以確定第二纜繩SC中的纜繩張力，該第二測(cè)量系統(tǒng)SMS還包括用于測(cè)量第二纜繩SC的運(yùn)動(dòng)的第二運(yùn)動(dòng)傳感器SS2。
[0081 ]代表第一纜繩的運(yùn)動(dòng)的信號(hào)FCM輸入至第一控制系統(tǒng)FCS的張力轉(zhuǎn)換器FMTC的第一動(dòng)作，以提供依賴(lài)于所測(cè)量的第一纜繩的纜繩運(yùn)動(dòng)的用于第一纜繩的所期望的纜繩張力，且代表第一纜繩的運(yùn)動(dòng)的信號(hào)FCM輸入至搖擺控制系統(tǒng)YCS。
[0082]代表第二纜繩的運(yùn)動(dòng)的信號(hào)SCM輸入至第二控制系統(tǒng)SCS的張力轉(zhuǎn)換器SMTC的第二動(dòng)作，以提供依賴(lài)于所測(cè)量的第二纜繩的纜繩運(yùn)動(dòng)的用于第二纜繩的所期望的纜繩張力，且代表第二纜繩的運(yùn)動(dòng)的信號(hào)SCM輸入至搖擺控制系統(tǒng)YCS。
[0083]搖擺控制系統(tǒng)YCS將所測(cè)量的第一纜繩的纜繩運(yùn)動(dòng)與所測(cè)量的第二纜繩的纜繩運(yùn)動(dòng)進(jìn)行比較。所述兩個(gè)所測(cè)量的纜繩運(yùn)動(dòng)之間的區(qū)別代表質(zhì)量體繞著起重纜繩的運(yùn)動(dòng)，如圖4中的箭頭A5所指示。
[0084]搖擺控制系統(tǒng)YCS包括張力轉(zhuǎn)換器DTC的差異以確定張力補(bǔ)償值TCV，該張力補(bǔ)償值TCV增加至第一控制系統(tǒng)中的所期望的纜繩張力并從第二控制系統(tǒng)中的所期望的纜繩張力中減去。
[0085]在兩個(gè)控制系統(tǒng)FCS、SCS中，經(jīng)適配的所期望的纜繩張力與所測(cè)量的纜繩張力被比較，它們之間的區(qū)別被輸入至各自的控制器FCO和SCO，控制器FCO和SCO將各自的驅(qū)動(dòng)信號(hào)FDS和SDS提供至相應(yīng)的絞盤(pán)FW和SW的馬達(dá)FMO和SMO。
[0086]因此，當(dāng)?shù)谝焕|繩的纜繩運(yùn)動(dòng)與第二纜繩的纜繩運(yùn)動(dòng)之間存在差異的時(shí)候，由第一控制系統(tǒng)和第二控制系統(tǒng)所施加的所期望的纜繩張力不同且抵消第一纜繩的纜繩運(yùn)動(dòng)與第二纜繩的纜繩運(yùn)動(dòng)之間的差異，從而抑制質(zhì)量體M繞著起重纜繩HC的旋轉(zhuǎn)。
[0087]對(duì)于阻尼系統(tǒng)領(lǐng)域的技術(shù)人員顯然的是，本發(fā)明并非限制于上述示出的實(shí)施例，且許多其它的實(shí)施方案和替代性的方案也落入本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種阻尼裝置，包括: a)纜繩，其連接于質(zhì)量體； b)絞盤(pán)，其用于絞入和放出所述纜繩； c)測(cè)量系統(tǒng)，其用于測(cè)量相對(duì)于所述絞盤(pán)的纜繩運(yùn)動(dòng)并測(cè)量所述纜繩中的纜繩張力； d)控制系統(tǒng)，其用于通過(guò)依賴(lài)于所測(cè)量的纜繩運(yùn)動(dòng)和所測(cè)量的纜繩張力驅(qū)動(dòng)絞盤(pán)而抑制纜繩運(yùn)動(dòng)； 其特征在于， 所述阻尼裝置包括滑輪以從所述絞盤(pán)至所述質(zhì)量體引導(dǎo)纜繩， 并且 所述測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)造為通過(guò)測(cè)量由纜繩張力引起的滑輪上的負(fù)載大小而測(cè)量纜繩張力。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻尼裝置，其中，所述控制系統(tǒng)構(gòu)造為通過(guò)基于所測(cè)量的纜繩張力驅(qū)動(dòng)絞盤(pán)而在纜繩中施加所期望的纜繩張力。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的阻尼裝置，其中，所述控制系統(tǒng)包括阻尼模式，在該阻尼模式中所期望的纜繩張力依賴(lài)于所測(cè)量的纜繩運(yùn)動(dòng)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的阻尼裝置，其中，在所述控制系統(tǒng)的阻尼模式中，所述控制系統(tǒng)構(gòu)造為使得纜繩由絞盤(pán)放出的情況下纜繩中所期望的纜繩張力比纜繩由絞盤(pán)絞入的情況下的更高。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的阻尼裝置，其中，所述測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)造為通過(guò)測(cè)量纜繩速度而測(cè)量相對(duì)于所述絞盤(pán)的纜繩運(yùn)動(dòng)。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的阻尼裝置，其中，所述測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)造為通過(guò)測(cè)量由纜繩運(yùn)動(dòng)引起的滑輪的運(yùn)動(dòng)而測(cè)量相對(duì)于所述絞盤(pán)的纜繩運(yùn)動(dòng)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的阻尼系統(tǒng)，其中，所述測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)造為通過(guò)測(cè)量滑輪的旋轉(zhuǎn)速度而測(cè)量滑輪的運(yùn)動(dòng)。8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的阻尼裝置，其中，所述測(cè)量系統(tǒng)包括傳感器以測(cè)量滑輪的運(yùn)動(dòng)，所述傳感器優(yōu)選為編碼器類(lèi)型傳感器。9.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的阻尼裝置，其中，所述控制系統(tǒng)還包括非阻尼模式，在該非阻尼模式中，所期望的纜繩張力獨(dú)立于所測(cè)量的纜繩運(yùn)動(dòng)，且其中所述控制系統(tǒng)能夠操作為在阻尼模式與非阻尼模式之間進(jìn)行切換。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的阻尼裝置，其中，在阻尼模式中的控制系統(tǒng)構(gòu)造為當(dāng)纜繩張力下降至預(yù)定最小值之下的時(shí)候自動(dòng)地切換為非阻尼模式。11.一種阻尼系統(tǒng)，包括第一阻尼系統(tǒng)，其中，第一阻尼系統(tǒng)為根據(jù)權(quán)利要求1至10中的任一項(xiàng)所述的阻尼裝置。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的阻尼系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第二阻尼裝置，其中，第二阻尼裝置為根據(jù)權(quán)利要求1至10中的任一項(xiàng)所述的阻尼裝置。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的阻尼系統(tǒng)，其中，所述第一阻尼裝置和第二阻尼裝置為根據(jù)權(quán)利要求2所述的阻尼裝置，且其中阻尼系統(tǒng)進(jìn)一步包括搖擺控制系統(tǒng)，該搖擺控制系統(tǒng)構(gòu)造為基于第一阻尼裝置的纜繩的所測(cè)量的纜繩運(yùn)動(dòng)與第二阻尼裝置的纜繩的所測(cè)量的纜繩運(yùn)動(dòng)之間的差異而適配第一阻尼裝置的纜繩中和第二阻尼裝置的纜繩中的所期望的纜繩張力，從而將第一阻尼裝置的纜繩中所測(cè)量的纜繩運(yùn)動(dòng)與第二阻尼裝置的纜繩中所測(cè)量的纜繩運(yùn)動(dòng)之間的所述差異最小化。14.一種船，包括根據(jù)權(quán)利要求11至13中的任一項(xiàng)所述的阻尼系統(tǒng)。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的船，進(jìn)一步包括質(zhì)量體，例如卷軸，其中所述質(zhì)量體和阻尼系統(tǒng)構(gòu)造為通過(guò)阻尼系統(tǒng)的一個(gè)或更多的纜繩而互相連接。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的船，其中，所述阻尼系統(tǒng)根據(jù)權(quán)利要求13所述，且其中，質(zhì)量體與第一阻尼裝置的纜繩和第二阻尼裝置的纜繩構(gòu)造為至少在水平方向上間隔開(kāi)的不同的位置處連接至所述質(zhì)量體。17.根據(jù)權(quán)利要求14至16中的任一項(xiàng)所述的船，其中，所述船進(jìn)一步包括具有連接至所述質(zhì)量體的起重纜繩的起重機(jī)，從而搬運(yùn)質(zhì)量體。18.—種抑制可移動(dòng)的質(zhì)量體的運(yùn)動(dòng)的方法，所述方法包括如下步驟: a)將第一纜繩連接至所述質(zhì)量體，從而所述第一纜繩由第一滑輪從第一絞盤(pán)引導(dǎo)至質(zhì)量體； b)測(cè)量第一纜繩相對(duì)于所述第一絞盤(pán)的纜繩運(yùn)動(dòng)； c)通過(guò)測(cè)量由纜繩張力引起的第一滑輪上的負(fù)載大小來(lái)測(cè)量第一纜繩中的纜繩張力；以及 d)通過(guò)依賴(lài)于所測(cè)量的第一纜繩的纜繩運(yùn)動(dòng)和所測(cè)量的第一纜繩中的纜繩張力驅(qū)動(dòng)第一絞盤(pán)來(lái)抑制第一纜繩的運(yùn)動(dòng)。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，抑制第一纜繩的運(yùn)動(dòng)包括通過(guò)基于所測(cè)量的第一纜繩中的纜繩張力驅(qū)動(dòng)第一絞盤(pán)而在第一纜繩中施加所期望的纜繩張力，其中優(yōu)選所期望的纜繩張力依賴(lài)于所測(cè)量的第一纜繩的纜繩運(yùn)動(dòng)，且其中優(yōu)選所期望的纜繩張力在由第一絞盤(pán)放出第一纜繩的情況下比在由第一絞盤(pán)絞入第一纜繩的情況下更高。20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的方法，其中，所述方法進(jìn)一步包括如下步驟: e)將第二纜繩連接至所述質(zhì)量體，使得第二纜繩由第二滑輪從第二絞盤(pán)引導(dǎo)至質(zhì)量體，從而第一纜繩和第二纜繩在至少沿水平方向間隔開(kāi)的不同的位置處連接至質(zhì)量體； f)測(cè)量第二纜繩相對(duì)于所述第二絞盤(pán)的纜繩運(yùn)動(dòng)； g)通過(guò)測(cè)量由纜繩張力引起的第二滑輪上的負(fù)載大小來(lái)測(cè)量第二纜繩中的纜繩張力；以及 h)通過(guò)依賴(lài)于所測(cè)量的第二纜繩的纜繩運(yùn)動(dòng)和所測(cè)量的第二纜繩中的纜繩張力驅(qū)動(dòng)第二絞盤(pán)來(lái)抑制第二纜繩的運(yùn)動(dòng)。21.根據(jù)權(quán)利要求19和20所述的方法，其中，抑制第二纜繩的運(yùn)動(dòng)包括通過(guò)基于所測(cè)量的第二纜繩中的纜繩張力驅(qū)動(dòng)第二絞盤(pán)而在第二纜繩中施加所期望的纜繩張力，其中優(yōu)選所期望的纜繩張力依賴(lài)于所測(cè)量的第二纜繩的纜繩運(yùn)動(dòng)，且其中優(yōu)選所期望的纜繩張力在由第二絞盤(pán)放出第二纜繩的情況下比在由第二絞盤(pán)絞入第二纜繩的情況下更高。22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述方法進(jìn)一步包括如下步驟: i)將所測(cè)量的第一纜繩的纜繩運(yùn)動(dòng)與所測(cè)量的第二纜繩的纜繩運(yùn)動(dòng)比較； j)確定所測(cè)量的第一纜繩的纜繩運(yùn)動(dòng)與所測(cè)量的第二纜繩的纜繩運(yùn)動(dòng)之間的差異； k)基于確定的差異來(lái)適配第一纜繩中的所期望的纜繩張力和第二纜繩中的所期望的纜繩張力，從而使所述差異最小化。
【文檔編號(hào)】B66C23/52GK105992747SQ201580008637
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年2月9日
【發(fā)明人】J·盧登貝格, W·G·L·因森
【申請(qǐng)人】伊特里克公司